高中物理选修35第十六章《动量守恒定律》全章导学案附同步强化训练与详细参考答案汇总.docx

1、高中物理选修35第十六章动量守恒定律全章导学案附同步强化训练与详细参考答案汇总高中物理选修35第十六章动量守恒定律全章导学案汇总一. 16.1 实验：探究碰撞中的不变量（附课后同步强化训练与详细参考答案）二. 16.2 动量和动量守恒（附课后同步强化训练与详细参考答案）三. 16.3 动量守恒定律（附课后同步强化训练与详细参考答案）四. 16.4 碰撞（附课后同步强化训练与详细参考答案）五. 16.5 反冲运动 火箭（附课后同步强化训练与详细参考答案）16.1 实验：探究碰撞中的不变量 导学案【教学目标】1.了解生产、生活中的碰撞现象。2.经历两个物体碰撞前后会不会有什么物理量保持不变的猜想过

2、程。3.领会实验的基本思路，感悟自然界的和谐统一。4.培养实验数据采集和分析的技能。【自主预习】一、实验探究的基本思路：1一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动这种碰撞叫做一维碰撞2 . 追寻不变量在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为、，规定某一速度方向为正碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测：（1）（2）（3）分析：碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻

3、的不变量二、实验条件的保证、实验数据的测量1实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动;2用天平测量物体的质量；3测量两个物体在碰撞前后的速度(测量物体的速度可以有哪些方法？)【典型例题】问题一 实验操作过程例题1：在课本参考案例(二)中，下列说法正确的是( ) A悬挂两球的细绳长度要适当，且等长 B由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度 C两小球必须都是钢性球，且质量相同 D两小球碰后可以粘合在一起共同运动问题二 实验数据的处理例题2：为了研究碰撞，实验可以在气垫导轨上进行，这样就可以大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动，使

4、实验的可靠性及准确度得以提高在某次实验中，A、B两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用闪光照相每隔04s的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的延续时间很短，可以忽略，如图所示，已知A、B之间的质量关系是mB=15mA，拍摄共进行了4次，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，A原来处于静止状态，设A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10cm至105cm这段范围内运动，(以滑块上的箭头位置为准)，试根据闪光照片求出： (1)A、B两滑块碰撞前后的速度各为多少?(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后两个物体各自的质量与自己的速度的乘积和是不是不变量?问题三 实验原理及注意事项 例题3

5、： 如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A、B，做探究碰撞中不变量的实验： (1)把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在与A和B的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。 (2)按下电钮使电动卡销放开，同时起动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与挡板C和D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A至C运动时间t1，B至D运动时间t2。 (3)重复几次取t1，t2的平均值。 请回答以下几个问题： 在调整气垫导轨时应注意 ； 应测量的数据还有 ； 作用前A、B两滑块速度与质量乘积之和为 ，作

6、用后A、B两滑块速度与质量乘积之和为 。 16.1例题详细参考答案：例题1 答案 ABD 解析 两绳等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以A正确。由于计算碰撞前速度时用到了mgh=mv2/20，即初速度为0，B正确。本实验中对小球的性能无要求，C错误。两球正碰后，有各种运动情况，所以D正确。例题2 解析 由图分析可知(1)碰撞后：VB/=050ms，VA/=075ms从发生碰撞到第二次拍摄照片，A运动的时间是t1=02s，由此可知：从拍摄第一次照片到发生碰撞的时间为t2=02 s，则碰撞前B物体的速度为vB=10ms，由题意得vA=0。 (2)碰撞前：mAVA十mBvB=15mA，碰撞后：m

7、AvA/十mBvB/= 15mA，所以mAvA+mBvB=mAvA/+mBvB/，即碰撞前后两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不变量。例题3 解析 (1)为了保证滑块A、B作用后做匀速直线运动，必须使气垫导轨水平，需要要用水平仪加以调试。 (2)要求出A、B两滑块在卡销放开后的速度，需测出A至C的时间t1和B至D的时间t2，并且要测量出两滑块到挡板的距离L1和L2，再由公式v=s/t求出其速度。 (3)设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为vA=L1/t，vB=L2/t。碰前两物体静止，v=0，速度与质量乘积之和为0，碰后两滑块的速度与质量乘积为(M+m)L1/t1-ML2

8、/t216.1实验：探究碰撞中的不变量同步强化训练1在“探究碰撞中的不变量”的实验中，为了顺利地完成实验，入射球质量为m1，被碰球质量为m2，二者关系应是( )Am1m2 Bm1=m2 C m1MB)(1)碰撞后B球的水平射程应为 cm(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答： (填选项号) A水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 BA球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 C测量A球或B球的直径 D测量A球和B球的质量E测量G点相对于水平槽面的高度6水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量分别是06k g和02kgA车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车发生一

9、维碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示根据这些数据，请猜想：把两小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后是相等的?7某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如图(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通人压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图(b)所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。 (1)下面是实验的主要步骤： 安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； 向气垫导轨通人压缩空气；把

10、打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； 滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； 把滑块2放在气垫导轨的中间； 先 ，然后 ，让滑块带动纸带一起运动；取下纸带，重复步骤，选出较理想的纸带如下图所示： 测得滑块1(包括撞针)的质量为310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g；试完善实验步骤的内容。 (2)已知打点计时器每隔002 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为 kgms；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为 kgms(保留三位有效数字)。

11、 (3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是 _。8A、B两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间极短)。用闪光照相，闪光4次摄得的闪光照片如下图所示。已知闪光的时间间隔为t，而闪光本身持续时间极短，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0-80cm刻度范围内，且第一次闪光时，滑块A恰好通过x=55cm处，滑块B恰好通过x=70cm处，问：(1)碰撞发生在何处?(2)碰撞发生在第一次闪光后多长时间? (3)设两滑块的质量之比为mA：mB=2：3，试分析碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和是否相等?16.1实验：探究碰撞中的不变量同步强化训练详细参考答案1.D 2.C3. 2

12、gl(1-cos)1/2 2gl(1-cos)1/2 2gl(1-cos/)1/2 、 2gl(1-cos/)1/2 4. 解析 (1)小车A碰前做匀速直线运动，打在纸带上的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前速度应选BC段；CD段上所打的点由稀变密；可见在CD段A、B两小车相互碰撞A、B撞后一起做匀速运动，所打出的点又应是间距均匀的故应选DE段计算碰后速度 (2)碰前mAvA十mBVB=0.420kgm/s 碰后 mAvA/十mBvB=(mA十mB)v=0417kgms 其中，vA=BC/t=105ms。 vA=vB= DE/t = 0695ms 通过计算可以发现，在误差允许范围内，碰撞前后两

13、个小车的mv之和是相等的答案 (1)BC DE (2)0420 04175. 解析 (1)将l0个点圈在圆内的最小圆的圆心作为平均落点，可由刻度尺测得碰撞后B球的水平射程约为647cm(2)从同一高度做平抛运动飞行的时间t相同，而水平方向为匀速运动，故水平位移s=vt，所以只要测出小球飞行的水平位移，就可以用水平位移代替平抛初速度，亦即碰撞前后的速度，通过计算mAOP，与mAOM+mBON是否相等，即可以说明两个物体碰撞前后各自的质量与其速度的乘积之和是否相等，故必须测量的是两球的质量和水平射程，即选项A、B、D是必须进行的测量。答案 (1)647cm(642-652cm均可)；(2)A、B、

14、D6.答案：mv7. 先 接通打点计时器的电源 ，然后 放开滑块1 0.620 0.6188.答案：（1）60cm（2）t/2（3）碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和相等.16.2 动量和动量定理导学案【教学目标】1理解动量的概念，知道动量的含义，知道动量是矢量。2知道动量的变化也是矢量，会正确计算一维动量变化。3理解动量定理的内容，会用动量定理进行定量计算与定性分析有关现象。重点： 动量的概念难点：一维动量变化。【自主预习】一、动量：(1)动量的定义：物体的质量和运动速度的乘积叫做物体的动量，记作pmv。动量是动力学中反映物体运动状态的物理量，是状态量。在谈及动量时，必须明确是物体在哪个时刻

15、或哪个状态所具有的动量。在中学阶段，动量表达式中的速度一般是以地球为参考系的。(2)动量的矢量性：动量是矢量，它的方向与物体的速度方向相同，服从矢量运算法则。(3)动量的单位：动量的单位由质量和速度的单位决定。在国际单位制中，动量的单位是千克米/秒，符号为kgm/s。(4)动量的变化p：动量是矢量，它的大小pmv，方向与速度的方向相同。因此，速度发生变化时，物体的动量也发生变化。设物体的初动量pmv，末动量pmv，则物体动量的变化pppmvmv。由于动量是矢量，因此，上式是矢量式。二、冲量：(1)定义：力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。(2)冲量是描述力在某段时间内累积效果的物理量。其大小由

16、力和作用时间共同决定，是过程量，它与物体的运动状态没有关系，在计算时必须明确是哪一个力在哪一段时间上的冲量。(3)关于IFt公式中t是力作用的时间，F必须是恒力。非恒力除随时间均匀变化的力可取平均值以外，一般不能用此式表达。三、动量定理：(1)内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。(2)表达式：ppI或mvmvF(tt)(3)理解：它反映了物体所受冲量与其动量变化量两个矢量间的关系，式子中的“”包括大小相等和方向相同(注意I合与初末动量无必然联系)。式子中的Ft应是总冲量，它可以是合力的冲量，也可以是各力冲量的矢量和，还可以是外力在不同阶段冲量的矢量和。动量定理具

17、有普遍性，即不论物体的运动轨迹是直线还是曲线，作用力不论是恒力还是变力，几个力作用的时间不论是相同还是不同都适用。动量定理反映了动量变化量与合外力冲量的因果关系：冲量是因，动量变化是果。(4)应用动量定理定性分析有关现象：由F可知：p一定时，t越小，F越大；t越大，F越小。p越大，而t越小，F越大。p越小，而t越大，F越小。【典型例题】一、动量【例1】一质量m0.2 kg的皮球从高H0.8 m处自由落下，与地面相碰后反弹的最大高度h0.45 m。试求：球与地面相互作用前、后时刻的动量以及球与地面相互作用过程中的动量变化。【例2】关于物体的动量，下列说法中正确的是 ()A物体的动量越大，其惯性越

18、大B物体的动量越大，其速度越大C物体的动量越大，其动能越大D物体的动量发生变化，其动能可能不变二、动量定理【例3】质量为0.5 kg的弹性小球，从1.25 m高处自由下落，与地板碰撞后回跳高度为0.8 m，设碰撞时间为0.1 s，取g10 m/s2，求小球对地板的平均冲力。【例4】一个物体在运动的一段时间内，动能的变化量为零，则 ()A物体做匀速直线运动B物体动量变化量为零C物体的初末动量大小相等D物体的初末动量可能不同16.2例题详细参考答案：例题1 【答案】p10.8 kgm/s，方向向下p20.6 kgm/s，方向向上p1.4 kgm/s，方向向上【解析】以向下的方向为正，则由mgHmv

19、2得与地面接触时的速度v14 m/s此时的动量大小p1mv10.8 kgm/s，方向向下，为正。球刚离开地面时的速度v23 m/s此时的动量大小p2mv20.6 kgm/s，方向向上，为负。所以pp2p1(0.6 kgm/s)0.8(kgm/s)1.4 kgm/s，负号表示方向向上。例题2 答案：D例题3 【答案】50 N方向竖直向下【解析】解法一：分段处理：取小球为研究对象。根据物体做自由落体和竖直上抛运动，可知：碰撞前的速度：v15 m/s(方向向下)；碰撞后的速度：v24 m/s(方向向上)。碰撞时小球受力情况如图1622所示，取竖直向上为正方向，根据动量定理：(Nmg)tmv2mv1则

20、NmgN0.510 N50 N由牛顿第三定律可知，小球对地板的平均冲力大小为50 N，方向竖直向下。例题4 【答案】CD【解析】根据Ekmv2，物体动能的变化量为零，因动能是标量，则初末速度的大小相等，但方向可能不同，故A错误，C、D正确；若物体的初末速度方向不同，则动量变化不为零，B错误。16.2动量和动量定理同步强化训练1关于动量的概念，下列说法正确的是()A动量大的物体惯性一定大B动量大的物体运动一定快C动量相同的物体运动方向一定相同D动量相同的物体速度小的惯性大2关于动量的大小，下列叙述中正确的是()A质量小的物体动量一定小B质量小的物体动量不一定小C速度大的物体动量一定大D速度大的物

21、体动量不一定大3关于动量变化量的方向，下列说法中正确的是()A与速度方向相同B与速度变化的方向相同C与物体受力方向相同D与物体受到的总冲量的方向相同4对于任何一个质量不变的物体，下列说法正确的是()A物体的动量发生变化，其动能一定变化B物体的动量发生变化，其动能不一定变化C物体的动能不变，其动量一定不变D物体的动能发生变化，其动量不一定变化5对于力的冲量的说法，正确的是()A力越大，力的冲量就越大B作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大CF1与其作用时间t1的乘积F1t1等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2，则这两个冲量相同D静置于地面的物体受到水平推力F的作用，经时间t物体仍静止，则此推力

22、的冲量为零6从同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上比掉在泥土上易碎，是因为掉在水泥地上时，杯子()A受到的冲量大B受到的作用力大C动量的变化量大 D动量大7汽车从静止开始沿平直轨道做匀加速运动，所受的阻力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是()A汽车输出功率逐渐增大B汽车输出功率不变C在任意两相等的时间内，汽车动能变化相等D在任意两相等的时间内，汽车动量变化的大小相等8一个质量是0.1 kg的钢球，以6 m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6 m/s的速度水平向左运动。求：碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？9、一质量为0.5kg的木块以10m/s速度沿倾

23、角为300的光滑斜面向上滑动（设斜面足够长）, 求木块在1s末的动量 和3s内的动量变化量的大小？（g=10m/s2）16.2动量和动量定理同步强化训练详细参考答案1. 解析：物体的动量是由速度和质量两个因素决定的。动量大的物体质量不一定大，惯性也不一定大，A错；同样，动量大的物体速度也不一定大，B也错；动量相同指动量的大小和方向均相同，而动量的方向就是物体运动的方向，故动量相同的物体运动方向一定相同，C对；动量相同的物体，速度小的质量大，惯性大，D也对。答案：C、D2. 解析：物体的动量pmv是由物体的质量m和速度v共同决定的，仅知物体的质量m或速度v的大小并不能唯一确定动量p的大小，所以B

24、、D选项正确。答案：B、D3. 解析：动量变化量pppmvmvmv，故知p的方向与v的方向相同，与v的方向不一定相同，A错误，B正确；由动量定理Ip知，p的方向与I的方向相同，D正确；若物体受恒力作用，p的方向与F方向相同，若是变力，则二者方向不一定相同，C错误。答案：B、D4. 解析：动量pmv，是矢量，速度v的大小或方向之一发生变化，动量就变化；而动能只在速率改变时才发生变化，故选项B正确，A、C、D均错。答案：B5. 解析：力的冲量IFt与力和时间两个因素有关，力大而作用时间短，冲量不一定大，A错B对，冲量是矢量，有大小也有方向，冲量相同是指大小和方向都相同，C错，冲量的大小与物体的运动

25、状态无关，D错，因此选B。答案：B6. 解析：由同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上和泥土上时，速度相同，动量相同，D错，最后速度减为零，动量变化量相同，C错，由动量定理可知冲量相同，A错，落在水泥地上作用时间短，受到的作用力大，B对。答案：B7. 解析：由fma可知，a、f不变时，v增大，P增大，故A对B错。汽车做匀加速运动，在任意两相等时间内速度变化相等，即vat。而汽车动能变化量Ekm(vv)mv(v2v1)不等，C错。动量变化量pmv相等，D对。答案：A、D8. 解析：动量是矢量，题中钢球速度反向，说明速度发生变化，因此动量必发生变化，计算变化量时应规定正方向。取向左的方向为正方向物体原来

26、的动量：p1mv10.16 kgm/s0.6 kgm/s弹回后物体的动量：p2mv20.16 kgm/s0.6 kgm/s动量变化：pp2p10.6(0.6)(kgm/s)1.2 kgm/s。动量变化量为正值，表示动量变化量的方向向左。答案：有变化，变化量方向向左，大小为1.2 kgm/s9. 答案：2.5 kg m/s ； 7.5 kg m/s16.3 动量守恒定律导学案【教学目标】1理解内力和外力的概念。2理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件。3掌握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤。重点： 动量守恒定律难点： 应用动量守恒定律解决问题【自主预习】1.系统内力和外力：在物理学中，把几个有相互作用的物体合称为 ，系统内物体间的作用力叫做 ，系统以外的物体对系统的作用力叫做 。2. 动量守恒定律：(1)定律的推导过程：(2)内容： 。(3)表达式：pp对两个物体组成的系统，可写为：m1v1m2v2m1v1m2v2。式中m1、m2分别为两物体的质量，v1、v2为相互作用前两物体的速度，v1、v2为相互作用后两物体的速度。该表达式还可写作p1p2p1p2。若物体1的动量变化为p1，物体2的动量变化为p2，则动量守恒定律表达式可写为：p1p2。(